تحلیل ارتعاشات تیرهای کامپوزیتی با ساختار لایه ای عمودی بر اساس تئوری تیر تیموشنکو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استاد یار گروه مکانیک/ دانشکده مهندسی گرگان/ دانشگاه گلستان/گرگان/ایران

10.66224/masm.2026.2093181.1193
چکیده
این مقاله به معرفی یک آرایش لایه ای عمودی برای تیرهای کامپوزیتی و بررسی اثر آن بر رفتار ارتعاشی تیر می پردازد. بدین منظور ابتدا معادلات حاکم بر مساله با استفاده از تئوری تیموشنکو بدست می آیند. سپس با تعریف روابط ساختاری برای دو نوع آرایش لایه‌ای، شامل آرایش افقی متداول در تیرهای کامپوزیتی و آرایش عمودی پیشنهادی، معادلات حاکم بر حسب میدان جابجایی تیر نوشته شده که به صورت یک دستگاه معادلات دیفرانسیل کوپل شده می باشند. در ادامه با توسعه یک روش تحلیلی، معادلات حاکم بدون نیاز به جداسازی و به صورت همزمان حل شده و فرکانس های طبیعی تیر محاسبه می شوند. نتایج حاصل از تحلیل فرکانس طبیعی برای دو آرایش لایه ای افقی و عمودی و برای شرایط مرزی و لایه چینی های مختلف، ارائه و با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج نشان می‌دهند که در آرایش لایه‌ای عمودی، برخلاف آرایش افقی، امکان کنترل و بهینه‌سازی فرکانس طبیعی تیر از طریق تغییر زاویه الیاف وجود دارد. این ویژگی می‌تواند از دیدگاه طراحی سازه‌های کامپوزیتی اهمیت ویژه‌ای داشته باشد و امکان دستیابی به تیرهایی با ویژگی‌های دینامیکی مطلوب برای کاربردهای خاص را فراهم سازد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Vibration Analysis of Composite Beams with Vertically Laminated Structure Based on Timoshenko Beam Theory

نویسنده English

saeed abolghasemi
Assistant professor/faculty of engineering/Golestan university/Gorgan/Islamic republic of Iran
چکیده English

This paper introduces a vertically laminated configuration for composite beams and investigates its effect on the vibrational behavior of the beam. For this purpose, the governing equations of the problem are first derived using Timoshenko beam theory. Then, by defining the constitutive relations for two types of laminate configurations, including the conventional horizontal lamination used in composite beams and the proposed vertical lamination, the governing equations are expressed in terms of the beam displacement components, resulting in a system of coupled differential equations. Subsequently, by developing an analytical approach, the governing equations are solved simultaneously without the need for decoupling, and the natural frequencies of the beam are obtained. Natural frequency analysis results for both horizontal and vertical laminate configurations under different boundary conditions and stacking sequences are presented and compared. The results demonstrate that, unlike the horizontal laminate configuration, the natural frequency of the beam in the vertically laminated configuration can be controlled and optimized by changing the fiber angle orientation. This characteristic can be of significant importance in the design of composite structures, enabling the development of beams with desirable dynamic properties for specific applications.

کلیدواژه‌ها English

Composite beams
Timoshenko beam theory
Fundamental natural frequency
Laminate configuration

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 14 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 08 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 14 مهر 1405